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Lexikon der Biologie: Protein-DNA-Interaktion

Protein-DNA-Interaktion w; die Erkennung bestimmter DNA-Sequenzen (Desoxyribonucleinsäuren) durch Proteine ist ein wesentlicher Punkt für die biologische Funktion aller Zellen. Beispielsweise stehen Transkription, Replikation und Restriktion unter Kontrolle sequenzspezifisch DNA-bindender Proteine. So ist die Protein-DNA-Interaktion auch die Grundlage der Cis-Trans-Wirkung von transaktiven Proteinfaktoren mit den entsprechenden cis-aktiven Erkennungssequenzen auf der DNA. Die Bindung dieser Proteine an die DNA erfolgt über spezielle DNA-Binde-Domänen dieser Proteine, die teilweise evolutionär stark konserviert sind (molekulare Evolution). Wichtige Protein-Motive (Bindemotiv) für die DNA-Bindung sind z.B. helix-turn-helix (helix-turn-helix-Motiv), helix-loop-helix (helix-loop-helix-Motiv), Zinkfinger (Zink-Finger-Proteine), Homöobox, HMG-Box (HMG-Box-Domäne), POU-Domäne. Mit Hilfe dieser Motive vermögen die Proteine spezifische Aminosäurereste so zu positionieren, daß sie in der Lage sind, mit den DNA-Basen der Erkennungssequenz zu interagieren. Die sequenzspezifische Proteinbindung an die DNA wird in der Regel durch unspezifische Kontakte mit dem Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA stabilisiert. Häufig binden diese Proteine als Dimere (Leucin-Zipper-Motiv) an die DNA, was durch Bildung von Heterodimeren eine wesentlich erhöhte Variation der Bindungsspezifitäten ermöglicht. Untersucht werden Protein-DNA-Interaktionen vorwiegend mit Hilfe von band shift- oder footprint-Analysen (band shift, footprint). DNase I-hypersensitive Stellen, enhancer, Genregulation, homöotische Gene, silencer, Transkriptionsfaktoren.

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